Tri uparena polukružna kanala u unutarnjem uhu, opremljena mehanoreceptorima, pripadaju organima ravnoteže i međusobno su gotovo okomita, pružajući po jedan polukružni kanal za svaki od tri glavna smjera rotacije u trodimenzionalnom prostoru. Lukovi su osjetljivi na rotacijska ubrzanja, ali ne i na jednolike rotacije. Ispunjeni su endolimfom koja se, zbog principa inercije, počinje kretati tijekom rotacijskog ubrzanja i savija male osjetne dlačice koje dovode odgovarajući električni signal do vestibulokohlearnog živca.
Koji su lučni kanali?
Tri lučna kanala smještena u petroznoj kosti unutarnjeg uha, zajedno s dva otolitna organa sacculus i utriculus, čine upareni vestibularni ili ravnotežni aparat. Načelo djelovanja polukružnih kanala temelji se na inerciji endolimfe koja se nalazi u polukružnim kanalima. Tijekom rotacijskog ubrzanja, što također može biti uzrokovano brzim okretanjem glava, endolimfa lučnog kanala, koja se nalazi u ravnini rotacije, na trenutak zastaje. U ampuli, donjem zadebljanju lučnog kanala, nalazi se mehanoreceptor s osjetnim dlačicama koje su savijene kretanjem endolimfe i daju odgovarajući signal vestibulokohlearnom živcu. Zaustavljanje rotacijskog pokreta također se doživljava kao ubrzanje, ali kao ubrzanje u suprotnom smjeru. Zbog svog principa djelovanja, lukovi izuzetno brzo reagiraju na rotacijska ubrzanja. Nedostatak je taj što se endolimfa kratko "zavrti" nakon svakog ubrzanja prije nego što se ponovno odmori u početnom položaju. Tijekom faze taloženja, koja može trajati do jedne sekunde nakon piruete, na primjer, subjektivno se osjeća ubrzanje, iako objektivno nije prisutno.
Anatomija i struktura
Male arkade nalik na cijevi u membranskom labirintu u lijevom i desnom unutarnjem uhu potječu iz pretkomore (predvorja), s kojim su također povezana dva otolitna organa za senzorno otkrivanje linearnih ubrzanja. Svaki od polukružnih kanala ima zadebljanje, crista ampullaris, na jednom kraju neposredno iznad predvorja, u kojem se nalazi kraj receptorske stanice. Iznad crista ampullaris zavija mala kapsula, kupula, koja je ispunjena želeom i u koju strše osjetne dlačice mehanoreceptora. Krista s kupulom koja sjedi na vrhu praktički zatvara luk na mjestu. Budući da se endolimfa, koja ispunjava sve vestibularne organe, trenutno kreće u odnosu na stijenke lučnog kanala zbog svoje inertnosti tijekom rotacijskog ubrzanja, "zaokupljajući" kupulu, osjetne dlačice su savijene i generiraju električni potencijal koji prenose na vestibulokohlearni živac. Čitav membranski labirint okružen je perilimfom koja se razlikuje od endolimfe u vestibularnim organima preokretom omjera elektrolita. Endolimfa je visoka u kalij i nisko u natrij, dok perilimfa, koja je identična izvanstaničnoj limfa ostatka tjelesnog tkiva sadrži malo kalija, a puno natrij.
Funkcija i zadaci
Najvažnija zadaća i funkcija lučnih kanala je održavanje tijela uravnotežiti u "suradnji" s otolitnim organima, proprioceptorskim sustavom, koji se naziva i proprioceptorski sustav, i očima, i da pokrene određeno oko refleks. Jedan važan refleks je vestibulo-okularni refleks (VOR), koji omogućava tijelu da čvrsto fiksira predmet, čak i tijekom vrlo brzog glava pokreti. Vestibularni organi izravno su povezani s očnim mišićima i pokreću nehotične korektivne pokrete očiju u smjeru ubrzanja, što može biti puno brže od dobrovoljnih pokreta očiju. Još jedna prednost VOR-a je mogućnost da bez napora drži stacionarni okoliš pod nadzorom čak i tijekom složenih pokreta poput trčanje i skakanje. Učinak je donekle usporediv s žiro-stabiliziranom kamerom koja se koristi na pokretnim platformama. Poruke ubrzanja s arkada vrlo su brze, puno brže od središnjeg vida, jer puno manje "procesorske snage" mora pružiti mozak za vestibularne poruke nego za središnji vid. Interakcija nekoliko senzorskih sustava za kretanje koordinacija ima prednost u tome što jedan senzor može nadoknaditi kvar drugog, barem na određeno vrijeme.Tako možemo stajati uspravno i hodati čak i u potpunoj tami unatoč gubitku osjeta vida. Nažalost, nakon svakog zaustavljanja rotacijskog ubrzanja, lukovi nakratko daju lažne poruke jer endolimfa malo zaostaje zbog inercije, tako da osjetne dlačice kratko ostaju rastresene i prijavljuju "pogrešne" utiske ubrzanja. Ako u tom trenutku postoji dobar pogled na okoliš ili referentne površine, mozak prihvaća vizualne dojmove kao "ispravne" i potiskuje "lažne" otiske pokreta u manje od 100 milisekundi.
Bolesti
Najčešće pritužbe povezane s arkadama su tzv vrtoglavica, što može biti vrlo neugodno i može biti posljedica različitih uzroka. Vrtoglavica kao vodeći simptom - također u neurologiji - podrazumijeva se kao simptom poput pogrešne percepcije pokreta. The vrtoglavica mogu biti u pratnji glavobolja i mučnina do povraćanje. U učestalosti uzroka svih simptoma vrtoglavice, benigni periferni paroksizmalni pozicijska vrtoglavica (BPPV) na vrhu je frekvencije s oko 17%. Benigna je stanje, ali mu može prethoditi traumatično mozak ozljeda ili upala od vestibularni živac. BPPV je uzrokovan odvajanjem jednog ili više kristala kalcita iz jednog od dva otolitna organa i njihovim transportom do stražnjeg luka. To je moguće jer je endolimfa međusobno povezana. Iako simptomi mogu biti ozbiljni, problem se može riješiti odgovarajućim položajima tijela, jer to omogućuje kristal granule da prirodno napusti arkadu. Uz neke druge uzroke vrtoglavice, poput neurotoksina, alkohol i drugih toksina, Meniereova bolest relativno je čest uzrok simptoma, čineći oko 10%. Meniereova bolest posljedica je prekomjernog tlaka endolimfe u unutarnjem uhu. Teški napadi vrtoglavice obično su popraćeni zujanje u ušima i početka gubitak sluha.
